Действие УФ- и гамма-излучения на молекулу ДНК. Фото- и радиопротекторы, фото- и радиосенсибилизаторы

Пастон
Руководитель направления:
к.ф.-м.н., доцент Пастон Софья Владимировна
e-mail: svpaston на list.ru
корп. Л, комн. 439 (тел. 428-45-23)
корп. Л, комн. 430

Тематика научных исследований:

Проблема защиты организма от ионизирующих излучений волнует ученых уже на протяжении нескольких десятилетий – с того самого времени, как эти излучения были открыты, – и до сих пор является актуальной. Это и понятно, ведь риск облучения возрастает, его источники – атомная энергетика, ядерное оружие, различные виды медицинской диагностики и лучевая терапия, космические лучи, проникающие через истончившийся озоновый слой, и многое другое. Поэтому так важны исследования механизмов действия излучений различной природы на человека и поиск веществ, способных уменьшить последствия облучения. Эти исследования ведутся во всем мире на разных уровнях организации живого – начиная от популяций (медицинские обследования больших групп людей, в силу трагических обстоятельств подвергавшихся действию радиации), организма, клеточных культур, и кончая отдельными макромолекулами – ДНК, белками, липидами – теми кирпичиками, из которых складывается клетка. Вероятности радиационного поражения разных составляющих клетки примерно одинаковы, но наиболее тяжелыми для клетки и организма в целом последствиями грозят нарушения в структуре молекулы ДНК. Повреждение генетического аппарата может привести к мутациям и гибели клетки. Этим обусловлен большой интерес к изучению влияния радиации на структуру и свойства ДНК.

Подобные исследования проводятся и в нашей лаборатории. Это направление на кафедре было начато работами Э. В. Фрисман и О. П. Зарубиной. Изучение гамма-облученных растворов ДНК, содержащих различные низкомолекулярные соединения, как влияющие на конформацию ДНК, так и модифицирующие действие радиации, позволяет получить информацию о влиянии излучения на структуру макромолекулы, а также о радиозащитных свойствах используемых веществ. В разные годы в качестве таких добавок были исследованы различные одно- и двухвалентные ионы, актиномицин, кофеин и многие другие связывающиеся и несвязывающиеся с ДНК лиганды, гистоновый белок Н1, алифатические спирты.

В настоящее время изучается влияние биофлавоноидов, кофеина и органических металлокомплексов на повреждение ДНК под действием ультрафиолетового и гамма-излучения. Нерешенные проблемы ждут новых исследователей!

Объекты исследования:

  • ДНК
  • Белки
  • Комплексы ДНК с биологически активными веществами

Методы исследования:

  • УФ- и ИК-спектроскопия
  •  Круговой дихроизм
  •  Низкоградиентная вискозиметрия
  •  Двойное лучепреломление в потоке
  • Масс-спектрометрия

Сотрудничество и кооперация:

  • Отделение молекулярной и радиационной биофизики Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН
  •  Лаборатория радиационной цитологии Института цитологии РАН
  •  Ресурсные центры СПбГУ «Оптические и лазерные методы исследования вещества»,  «Методы анализа состава вещества».

 Финансовая поддержка:

Проводимые в нашей группе исследования поддержаны грантами Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ) и СПбГУ.

Участие в научных конференциях:

Студенты и аспиранты представляют результаты своей работы на Российских и международных научных конференциях. За последние годы члены группы принимали участие в работе:

  • FEBS Congress (St. Petersburg, 2013; Berlin, 2015)
  • EBSA European Biophysics Congress (Budapest, 2011; Dresden, 2015)
  • XXVII  зимней молодежной научной школы  «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии», Москва, 2015
  • 8th International Symposium «Molecular Order and Mobility in Polymer System» St. Petersburg, 2014
  • Симпозиумов по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул (Владимир,2014; Петрозаводск, 2010)
  • 2 International conference Nanobiophysics 2011: Fundamental and Applied Aspects, Kiev, 2011.

Состав научной группы:

  • Ушков Павел Александрович, аспирант
  • Николаев Антон Игоревич, аспирант
  • Шуленина Ольга Владиславовна, 2 курс магистратуры
  • Танковская Светлана Александровна, 4 курс бакалавриата
  • Абросимова Карина Владимировна, 4 курс бакалавриата

В разное время в группе работали:

  • Юрченко Антон (в наст. вр. доцент физического ф-та СПбГУ)
  • Замотин Владимир (в наст. вр. сотрудник Aalto University, Finland)
  • Ершов Дмитрий
  • Зайчикова Юлия
  • Доммес Ольга (в наст. время аспирант ИВС РАН)
  • Чижова Ксения
  • Тарасов Андрей
  • Платонов Денис

Темы курсовых работ:

  • Радиационные повреждения структуры ДНК
  • Фотохимические реакции в ДНК
  • Действие ионизирующих излучений на клетки
  • Применение ИК-спектроскопии для исследования структуры молекул

Основные публикации:

  1. С.В. Пастон, В.В. Замотин  Конформационные изменения молекулы ДНК, вызванные g-облучением в растворах в присутствии алифатических спиртов. Журнал структурной химии, 2009, т. 50, N5, с.1007-1013.
  2. С.В. Пастон, А.Е. Тарасов. Влияние кофеина на конформационные изменения ДНК при гамма-облучении in vitro. Журнал структурной химии, 2011, т.52, №6, с.1248-1253.
  3. S.V. Paston, O.A. Dommes, A.E. Tarasov. Investigation of Radiation-Induced Damages in DNA Structure by Circular Dichroism and UV Absorption Spectroscopy. In: “Circular Dichroism: Theory and Spectroscopy”, Edited by David S. Rodgers, Nova Science Publishers, Inc., New York, USA, 2012, pp. 313-331 (ISBN: 978-1-61122-522-8) on-line
  4. С.В. Пастон. Повреждения ДНК под действием ионизирующего излучения. Учебно-методическое пособие по курсу «Радиобиология» для студентов магистратуры физического факультета СПбГУ, обучающихся по направлению Физика, по профилю “Молекулярная биофизика”. — Санкт-Петербург: СПбГУ, 2011.
  5. D. S. Ershov, S. V. Paston, L. A. Kartsova, A. V. Alekseeva, O. V. Ganzha, N. A. Kasyanenko. Investigation of the radioprotective properties of some tea polyphenols. Structural Chemistry, 2011, Vol. 22, Issue 2, P. 475-482.
  6. С. В. Пастон, В. В. Замотин, И. М. Зырянова, Исследование конформационных изменений молекулы ДНК в водно-этанольных растворах, вызванных воздействием гамма-излучения. Радиационная биология. Радиоэкология. 2003, т. 43, N6, с. 633-639.